Рельеф. Орографическое районирование

Рельеф — важный фактор почвообразования и географического распространения почв. Он играет ведущую роль в перераспределении тепла и влаги, продуктов выветривания и почвообразования на земной поверхности.

Перераспределение солнечной энергии вызвано наличием склонов разной крутизны и экспозиции. Положительные и отрицательные элементы рельефа любого уровня связаны между собой процессами денудации и аккумуляции, геохимическим потоком веществ. Неровности рельефа, влияя на сток поверхностных вод, способствуют стеканию влаги атмосферных осадков с возвышенных элементов рельефа в понижения. С перераспределением влаги по элементам рельефа связана миграция как твердого вещества почв (смыв и размыв — эрозия), так и растворимых продуктов выветривания и почвообразования, осуществляемая не только с поверхностными, но и с грунтовыми водами.

Благодаря различию в возрасте почв на разных элементах рельефа и дифференциации условий почвообразования рельеф оказывает существенное влияние на закономерности пространственного распространения почв — структуру (тип строения) почвенного покрова и служит основой почвенной картографии. В строении почвенного покрова можно выделить несколько уровней организации, вложенных один в другой: микроструктуры — мезоструктуры — макро- и мегаструктуры. Микроструктуры (или элементарные почвенные структуры) связаны в своем распространении чаще всего с микрорельефом. Мезоструктуры выражены повсеместно и обычно связаны с определенным типом мезорельефа или пространственной сменой почвообразующих пород. Пространственное чередование мезоструктур, обусловленное различными факторами (биоклиматическими, орографическими, литологическими, историко-генетическими), создает макро- и мегаструктуры почвенного покрова, охватывающие большие территории. Рельеф выступает и как фактор эволюции почв при его изменении.

И.С. Урусевская

Орографическое районирование

Орография (от гр. oros — гора и graphо — пишу) означает раздел географии, занимающийся описанием форм земной поверхности, их классификацией и изучением их распределения. Наибольший интерес в орографии представляет описание возвышенных мест (таких, как горы, возвышенности и холмы) на фоне низменностей, депрессий, котловин и т.п. Карта орографического районирования России представляет собой карту возвышенных мест России, то есть карту относительных высот, отсчитанных для каждого возвышенного места от своего уровня. Важно осуществление объективного районирования, основанного на явном определении того, что можно понимать под «возвышенными местами». Такое районирование и послужило основой созданной карты. Этот подход может выявлять заметные различия между характеристиками ландшафтов, экосистем и почв для возвышенных и других мест (низменностей, котловин, долин), как это впервые отметил В.В. Докучаев [81].

Легко представить себе определение замкнутых (бессточных) депрессий: если вылить воду на слепок земной поверхности, то оставшиеся на нем лужицы и будут замкнутыми депрессиями. Глубина каждой такой депрессии отсчитывается от уровня соответствующей ей водной поверхности и аналогична глубине полностью заполненного озера. П.К. Соболевский [224] отметил, что при переворачивании такого слепка поверхности возвышенные места заменяются депрессиями. Перевернув слепок и вылив на него воду, получаем возвышенные места в виде лужиц, а вместе с ними и значения их высот, отсчитанные от уровня свободной водной поверхности, разного для разных возвышенных мест, как и в случае депрессий или озер. На практике, конечно, никто не переворачивает этот слепок, но осуществляют инверсию высот, то есть замену в компьютере знака абсолютной высоты на противоположную, а затем рассчитывают «глубины депрессий» для этой инвертированной поверхности по известному алгоритму [289], получая карту высот возвышенных мест. Именно таким образом построена карта орографического районирования территории России. При расчете использовалась матрица высот земной поверхности NASA «GTOPO30» для Евразии разрешения 2,7 км в плане.

Подавляющая часть крупных возвышенных мест имеет определенные географические названия.

Глубины для серии озер могут быть представлены в единой легенде, поскольку они отсчитываются для каждого озера от соответствующего ему уровня свободной водной поверхности, отвечающего максимальному заполнению озера водой. Аналогично, высоты возвышенных мест отсчитываются от уровня «свободной водной поверхности», разного для каждой «лужицы» в инвертированной поверхности, а потому также могут быть представлены в единой легенде. Этим уровнем для каждого возвышенного места является высота наибольшей замкнутой горизонтали внутри континента (или острова), которая его окаймляет. Показано [292], что высота и положение на карте этой замкнутой горизонтали не зависят от границ континента.

При расчетах депрессий граница местности рассматривается как «пропасть» [289], так что достигающая этой границы вода уходит с территории. Ясно, что если рассматриваемая территория не включает в себя всей замкнутой депрессии, то рассчитанная глубина депрессии будет неправильной. Поскольку для получения карты возвышенных мест используется в точности тот же алгоритм, что и для расчета замкнутых депрессий, но примененный к инвертированной земной поверхности, здесь также важно положение границы используемой при расчете карты. Она должна включать в себя все возвышенные места на территории России вместе с их границами, даже если эти границы находятся за пределами России. Поэтому вначале проводился расчет для всего континента (Евразии), и лишь затем из полученной для континента карты оставляли отвечающую России часть.

Несколько неожиданным свойством карты возвышенных мест России является их иерархическое устройство, выраженное в явном виде. Обычно вопросы установления иерархии ландшафтов и экосистем вызывают известные трудности, а решение этих проблем носит не вполне явный характер [233]. В данном случае ситуация иная. Конкретно, рассчитанные для всего континента возвышенные места являются таковыми первого континентального уровня, которые, как уже отмечалось, не зависят от границ континента; именно они показаны на карте. Если выделить какое-либо возвышенное место и принять его границу как границу карты, то получим возвышенные места второго континентального уровня, и так далее [292]. Предвосхитив эту идею, В.В. Докучаев [81] писал о важности «возвышенных, сухих мест» в почвоведении, определенных им на некотором высоком уровне иерархии.

Построенная на основе этих подходов карта может использоваться для выявления некоторых рельефообразующих процессов, происходящих на геологических временах. Так, ледовая эрозия формирует определенные формы рельефа в периоды оледенения (например, друмлины; известны так называемые «поля друмлинов», то есть множество вытянутых вдоль направления движения древних ледников возвышенных мест, обычно относительной высоты 5–15 м).

Всем формам рельефа вне возвышенных мест на карте отвечает нулевое значение в легенде (наиболее темный цвет). Им, как правило, соответствуют низменности и равнины, с которыми нередко связаны заболоченные участки местности. Границу относительно контрастно выраженного возвышенного места принято характеризовать как базис эрозии, или «подножие» (границу) возвышенного места. К нему направлено движение (и скопление) мигрирующих вниз по склонам под действием силы тяжести и эрозионно-денудационных процессов материалов (почв и грунтов), то есть, в первую очередь, относительно легко перемещаемых мелкодисперсных частиц, а также и обломков горных пород.

Предложенная классификация форм рельефа местности на три непересекающиеся системы областей, а именно возвышенные места, замкнутые депрессии и пространство между ними (седловины) [292], имеет свойство высокой точности определения этих форм [291] и применима для участков местности практически любой протяженности.

П.А. Шарый